Сепарирование молока

Цель работы: овладеть технологией сепарирования молока, усвоить методику выполнения материальных расчетов.

Молоко разделяется в сепараторах под действием центробежной силы. Скорость и направление движения частиц в межтарелочном пространстве представляют собой результирующую скорости осаждения частиц (скорости Стокса) и скорости потока. Скорость Стокса V_ст м/с выражается уравнением:

V_ст = 2p² · n² · R · d² (ﻡ ₁-ﻡ ₂) / 9 · μ, (24)

где n – частота вращения барабана сепаратора, с-¹;

R – расстояние, на котором находится рассматриваемый жировой

шарик или частица механической примеси, м;

d – диаметр жирового шарика или частицы, м;

ﻡ ₁ – плотность плазмы молока, кг/м³;

ﻡ ₂ – плотность жирового шарика или частицы, кг/м³;

μ – вязкость плазмы молока, Па с.

Скорость потока жидкости V_n м/с в межтарелочном пространстве барабана сепаратора определяется по формуле:

V_n = M/2n · R_T · h · z, (25)

где М – производительность сепаратора, м³/с;

R_T – радиус сечения тарелки, при котором определяется скорость

потока, м;

h – расстояние между тарелками по нормали, м;

z – число тарелок, шт.

Направление скорости движения жировых шариков в сливкоотделителе и частиц механических примесей в молокоочистителе схематично изображено на рис. 7.

Рис. 7 Схема направления скоростей движения дисперсной частицы в межтарелочном пространстве: а– сливкоотделителя; б– молокоочистителя

Движение жировых шариков в межтарелочном пространстве состоит из двух стадий: на первой стадии жировые шарики проникают через толщу плазмы и осаждаются на поверхности тарелки, а на второй стадии жировые шарики продвигаются по верхней поверхности тарелок к центру барабана.

Одновременно с выделением жировых шариков из молока также в две стадии осаждаются механические примеси, т.е. частицы, имеющие большую плотность (1330÷ 1920 кг/м³), чем плотность (1027÷ 1030 кг/м³) плазмы молока. Они проникают через толщу плазмы молока, но какболее тяжелые, достигая периферии по нижней поверхности тарелки, отбрасываются в грязевое пространство. Вместе с ними осаждаются форменные элементы крови, белковые частицы молока, бактериальные клетки и т. д.

Материальный баланс сепарирования m_м в кг выражается уравнением:

 

m_м = m_сл + m_об +П + m_{с сл} (25)

где m_сл – масса полученных сливок, кг;

m_об – масса обезжиренного молока, кг;

П – потери молока, сливок, обезжиренного молока, кг;

m_{с сл} – масса сепараторной слизи, кг.

Качество обезжиривания при сепарировании молока характеризуется содержанием жира в обезжиренном молоке, а также степенью перехода жира в сливки (степень обезжиривания α _ж в %), которая определяется по формуле:

α _Ж = 100 Ж_сл · (Ж_м-Ж_об) / Ж_м · (Ж_сл-Ж_об), (26)

где Ж_м, Ж_сл, Ж_об – массовая доля жира соответственно в цельном молоке, сливках, обезжиренном молоке, %.

 

Качество работы сепаратора можно характеризовать индексом сепарирования К, который рассчитывается по формуле:

 

К = Ж_об / Ж_об1 (27)

где Ж_{об1 -} массовая доля жира в обезжиренном молоке при повторном

сепарировании обезжиренного молока, %.

Чем меньше индекс сепарирования, тем лучше качество обезжиривания и тем совершеннее сепаратор. Индекс сепарирования позволяет сравнивать качество работы сепараторов при испытании их на разном молоке.

Правила безопасности при работе на сепараторе следующие. Перед пуском сепаратора необходимо проверить правильность сборки барабана, крепление приемно-выводного устройства. Электродвигатель должен быть заземлен.

Категорически запрещается снимать, поправлять или устанавливать приемно-выводное устройство во время вращения барабана сепаратора. Запрещается работать при обнаружении посторонних шумов, при задевании барабана за детали приемно-выводного устройства, при повышенной вибрации сепаратора, с разбалансированным барабаном.

Категорически запрещается работать на сепараторе при частоте вращения выше указанной в паспорте.

Запрещается тормозить барабан посторонними предметами или другими способами, не предусмотренными инструкцией, а также разбирать сепаратор во время вращения барабана.

Запрещается работать на сепараторе с барабаном, собранным с деталями от другого барабана. В случае замены каких-либо деталей необходимо заново провести балансировку барабана.